802.11-调制解调技术解析

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,“,”,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,“,”,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,802.11,调制解调技术,802.11,调制解调技术,802.11技术根底,802.11调制技术,802.11展频技术,802.11技术根底,802.11常用的标准有802.11 a,b,g,n,802.11a:载波5GHz,物理层 OFDM.,802.11b:载波2.4GHz,物理层 承受补码键控CCK/DSSS.,802.11g:载波2.4GHz,物理层 CCK/DSSS,OFDM.兼容802.11b.,802.11n:载波2.4GHz 和 5GHz,物理层 OFDM+MIMO.,802.11,调制技术,BPSK调制原理,差分相移键控BPSK是利用相邻二个码元的载波信号初始相位的相对变化来表示所传输的码元。,例如，在二进制中传输“1”码时，则与此码元所对应的载波信号初始相位相对于前一码所对应的载波信号初始相位有弧度的变化;，传输“0”码时，与此码元所对应的载波信号的初始相位相对于前一码元所对应的载波信号初始相位无变化“1变0不变”；固然反过来也是可以的。,802.11,调制技术,BPSK,调试波形,802.11,调制技术,BPSK,调制星座图,802.11,调制技术,QPSK调制原理,四进制码元又称为双比特码元。它的前一信息用a代表，后一信息比特称用b代表，双比特码元中两个信息比特ab提出依据格雷码即反射码排列的。它与载波相位的关系如下表示。矢量图如下。,双比特码元,载波相位,（,k,j,）,a,b,A,方式,B,方式,0,0,0,o,45,o,0,1,90,o,135,o,1,1,180,o,225,o,1,0,270,o,315,o,00,11,参考相位,01,10,参考相位,00,01,11,10,802.11,调制技术,QPSK,调制星座图,01,00,11,10,802.11,调制技术,QAM调制原理,正交幅度调制(QAM,Quadrature Amplitude Modulation)是一种在两个正交载波上进展幅度调制的调制方式。这两个载波通常是相位差为90度(/2)的正弦波,因此被称作正交载波.,802.11,调制技术,QAM,调制实现函数,以16,QAM,为例，这里,Amc,和,Ams,为,1,3.,802.11,调制技术,QAM调制图解,QAM调制器中I和Q信号来自一个信号源，幅度和频率都一样，唯一不同的是Q信号的相位与I信号相差90,64 QAM,调制图解,802.11,调制技术,正常,64QAM,星座图,802.11,调制技术,增益压制时,64QAM,星座图,802.11,展频技术,802.11,扩频常用技术有,:,跳频展频,(FHSS).,直接序列展频,(DSSS).,正交频分复用,(OFDM).,通过技术手段,使信息在较宽的频率带宽中传输,802.11,展频技术,使用展频技术的优点,1.扩展传输频率带宽,减小设备电磁干扰(EMI).,2.降低电磁干扰对设备承受信号的影响.,802.11,展频技术,跳频传输,跳频，是以一种预设的准随机样式(predeterminded,pseudorandom pattern)快速变换传输频率.,如下图。图中的纵轴将可用频率划分为几个频槽(frequency slot)。同样地，时间轴也被划分为一系列时槽(time slot),802.11,展频技术,跳频传输,调频可以避开设备干扰某个频段(frequency band 简称 band)的主要用户.,跳频用户对主要用户只会造成瞬间干扰，由于跳频健将能量分散至较宽的频段。同样地，主要用户只会影响展频设备的某个频槽，就像是瞬间的噪声一般。,802.11,展频技术,跳频传输,假设两个跳频系统需要共用一样频段，可以指定不同的跳频挨次，如此便不会相互干扰。,调频扩频技术在802.11中根本不再使用.,802.11,展频技术,直接序列传输,直接序列传输是一种不同的展频技术，可以通过较宽的频段传送信号。直接序列技术的根本运作方式，是通过准确的掌握将RF 能量分散至某个宽频频段。当无线电载波的变动被分散至较宽的频段时，接收器可以通过相关处理corelation process找出变动何在。以下图以比较抽象的观点说明白直接序列的根本运作方式。,802.11,展频技术,直接序列传输,比起跳频信号，经过直接序列调制的信号比较能够反抗干扰。相关程序correlation Process让直接序列系统得以更有效率地解决窄频干扰的问题。每个位元bit使用11 个缀片chips，可以容许漏失或损毁几个缀片而不损及数据,802.11,展频技术,OFDMOrthogonal Frequency Division Multiplexing正交频分复用,将信道分成假设干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进展传输。正交信号可以通过在接收端承受相关技术来分开，这样可以削减子信道之间的相互干扰(ISI)。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可以消退码间串扰，而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小局部，信道均衡变得相对简洁。,802.11,展频技术,OFDM，多载波调制的一种，主要思想为：将经过BPASK,QPSK,16QAM或者64QAM调制的高速串行数据转换成并行的多路较低速的子数据流。然后调制到相互正交的子载波上，并行放射出去，这些子载波相互正交，频带可以有所重叠，不同于传统的频分复用技术。,时域上的OFDM:,Sin(t)与sin(2t)是正交的，在以下图中0,2的区间内，承受最易懂的幅度调制方式传送信号：sin(t)传送信号a，因此发送asin(t)，sin(2t)传送信号b，因此发送bsin(2t),发送,a,信号的,sin(t),802.11,展频技术,发送,b,信号的,sin(2t),802.11,展频技术,三角函数系中任何不同的两个函数的乘积在区间-,上的积分等于0.如三角函数系1,sinx,sin2x,sin3x,sin4x,如 1*SinX或者SinX*Sin2X在-,上的积分都为0.,假设载波1发送的数据为A，调制在SinX上，载波2发的数据为B，调制在Sin2X上，他们是同时发送的，基站收到的数据就是 ASinX+BSin2X.,那么我们如何解出载波1发了什么呢?基站会对收到的数据乘以他调制的载波频率积分，(Asin(X)+BSin(2X)*SINX，则由于信号是线性的，依据1,结果中就含有B 的重量约掉了，我们就能解出A。,802.11,展频技术,因此在信道中传送的信号为asin(t)+bsin(2t)。其中sin(t)和sin(2t)为载波，a、b为所要放射的信号，在接收端，分别对接收到的信号作关于sin(t)和sin(2t)的积分检测，就可以得到a和b了。,发送在无线空间的叠加信号,a,sin(t)+b,sin(2t),802.11,展频技术,接收信号乘,sin(t),，积分解码出,a,信号。,802.11,展频技术,接收信号乘,sin(2t),，积分解码出,b,信号,802.11,展频技术,802.11,展频技术,流程图,频域上的OFDM,在时域中主要争论了O(正交)是如何发挥作用的，下面主要争论FDM,常规FDM的系统图：,常规FDM，两路信号频谱之间有间隔，相互不干扰,802.11,展频技术,为了更好的利用系统带宽，子载波的间距可以尽量靠近些。,靠得很近的FDM，实际中考虑到硬件实现，解调第一路信号时，已经很难完全去除其次路信号的影响了两路信号相互之间可能已经产生干扰了,802.11,展频技术,当两个子载波连续靠近，靠近近到完全等同于奈奎斯特带宽时，频带的利用率就到达了理论上的最大值。,连续靠近，间隔频率相互正交，因此频谱虽然有重叠，但是仍旧是没有相互干扰的。,802.11,展频技术,对限制在0,2内的sin(t)信号，相当于无限长的sin(t)信号乘以一个0,2的矩形脉冲，其频谱为两者频谱的卷积。sin(t)的频谱为冲激，门信号的频谱为sinc信号即sin(x)/x信号。冲激信号卷积sinc信号，相当于对sinc信号的搬移。所以分析到这里，可以得出OFDM的时域波形其对应的频谱如下：,限定在,0,2,内的,asin(t),信号的频谱，即以,sin(t),为载波的调制信号的频谱,802.11,展频技术,sin(2t)的频谱分析根本一样。需要留意的是，由于正交区间为0,2，因此sin(2t)在一样的时间内发送了两个完整波形。一样的门函数保证了两个函数的频谱外形一样，只是频谱被搬移的位置变了：,限定在,0,2,内的,bsin(2t),信号的频谱，即以,sin(2t),为载波的调制信号的频谱,802.11,展频技术,将,sin(t),和,sin(2t),所传信号的频谱叠加在一起，如下：,asin(t)+bsin(2t)信号的频谱,可以看出,在sin(t)频谱峰值处,sin(2t)的频谱功率为零,反之亦然.,所以两个信号的频谱是正交的.,依此类推,全部sin(Xt)函数的频谱相互之间都是正交的.(X为整数),802.11,展频技术,多个子载波相加后的时域波形：,802.11,展频技术,移动叠加后的波形一个时间长度,对不同子载波的相位转变是不同的.,假设A1相位延迟为/8,则A2的相位延迟为/4 AK的相位延迟则为/8*k.,所以Montecarlo的工程中,我们不能简洁的移动叠加波形使得所以子载波产生一个一样的相移动.而是先使子载波做一样的相位平移,再合成叠加波形.,OFDM符号长度,OFDM符号长度由两局部组成:爱护间隔与FFT积分长度.,FFT积分长度为一个带有编码信号符号的长度,一般为64或128.,爱护间隔的意义,避开多径传输导致的符号间干扰.,802.11,展频技术,爱护间隔与循环前缀,802.11,展频技术,爱护间隔与循环前缀,插入循环前缀后,当多径效应造成的延迟小于循环前缀长度时,.,可看到各个子载波在,FFT,积分时间内都是整数个,.FFT,积分是连续的,不会有子载波编码间的串扰,.,802.11,展频技术,爱护间隔与循环前缀,多径效应对各个子载波产生相位